前 沿 云 计 算 是 一 种 动 态 的 易 扩 展 的 且 通 常 是 通 过 网 络 提 供 虚 拟 化 的 资 源 计 算 方 式, 用 户 无 需 了 解 云 内 部 的 细 节, 也 不 必 有 云 内 部 的 专 业 知 识 或 能 直 接 控 制 基 础 设 施 就 能 快 速 部 署 资 源 或 获 得 服 务, 其 主 要 特 点 是 按 需 扩 展 和 使 用, 按 使 用 量 付 费, 并 通 过 网 络 提 供 服 务 POWER & ELECTRICAL ENGINEERS 文 / 杨 胜 春 姚 建 国 曹 阳 高 志 远 云 调 度 的 概 念 实 质 上 是 一 种 支 撑 大 运 行 体 系 或 一 体 化 调 度 的 发 展 理 念 本 文 紧 密 结 合 调 度 控 制 中 心 的 实 际, 在 分 析 未 来 电 网 调 度 发 展 需 求 和 现 有 电 网 调 度 技 术 支 持 系 统 云 计 算 技 术 应 用 的 基 础 上, 提 出 了 云 调 度 的 概 念 及 总 体 框 架 提 出 了 包 括 模 型 方 式 计 算 调 度 计 划 数 据 中 心 调 度 管 理 信 息 搜 索 一 体 化 调 度 互 备 支 撑 等 方 面 的 云 调 度 的 总 体 业 务 应 用 架 构, 并 指 出 这 6 项 业 务 应 用 的 关 键 技 术 云 调 度 的 理 念 有 助 于 解 决 调 度 一 体 化 运 行 的 迫 切 需 求 52 Leading edge
引 言 随 着 电 网 规 模 不 断 扩 大, 清 洁 能 源 大 规 模 发 展, 配 电 网 双 向 潮 流 的 出 现, 大 电 网 安 全 运 行 和 控 制 面 临 重 大 而 现 实 的 挑 战 为 了 应 对 互 联 大 电 网 对 一 体 化 运 行 和 电 网 统 一 协 调 控 制 提 出 的 [1 ~ 新 要 求, 电 网 调 度 的 研 究 方 兴 未 艾 9] 电 网 调 度 运 行 控 制 领 域 的 发 展 一 直 离 不 开 计 算 机 技 术 信 息 技 术 网 络 和 通 信 技 术 的 发 展 云 计 算 技 术 近 年 来 得 到 了 快 速 发 展 信 息 技 术 (IT) 界 认 为, 云 计 算 是 继 大 型 机 个 人 电 脑 互 联 网 之 后 的 第 4 次 IT 产 业 革 命, 将 引 领 未 来 的 新 技 术 发 展 方 向 目 前, 国 内 外 对 云 计 算 的 研 究 主 要 集 中 于 IT 领 域, 有 关 在 电 力 系 统 中 的 应 用 在 我 国 除 文 [10 ~ 12] 有 些 涉 及 外, 其 它 报 道 还 比 较 少 见 国 家 电 网 公 司 信 息 化 工 作 部 从 2010 年 5 月 起 组 织 编 写 云 计 算 技 术 研 究 框 架, 目 前 研 究 工 作 已 全 面 启 动 国 家 电 力 调 度 通 信 中 心 牵 头 组 织 开 展 了 云 计 算 技 术 在 电 网 调 度 领 域 的 应 用 研 究, 目 前 正 在 进 行 调 度 云 体 系 架 构 研 究 项 目 工 作 本 文 是 该 项 目 的 研 究 成 果 之 一 1. 云 计 算 及 其 理 念 综 述 近 年 来, 云 计 算 理 念 在 IT 领 域 发 展 较 快 其 本 质 上 是 计 算 模 式 的 更 新 普 遍 认 为, 云 计 算 是 一 种 动 态 的 易 扩 展 的 且 通 常 是 通 过 网 络 提 供 虚 拟 化 的 资 源 计 算 方 式, 用 户 无 需 了 解 云 内 部 的 细 节, 也 不 必 具 有 云 内 部 的 专 业 知 识 或 能 直 接 控 制 基 础 设 施 就 能 快 速 部 署 资 源 或 获 得 服 务, 其 主 要 特 点 是 能 按 需 扩 展 和 使 用, 按 使 用 量 付 费, 并 且 通 过 网 络 提 供 服 务 不 过, 什 么 是 云 计 算 目 前 尚 没 有 统 一 的 定 义 一 般 认 为, 云 计 算 不 是 一 个 技 术 名 词, 很 难 给 出 一 个 确 切 的 定 义 它 作 为 一 种 新 的 计 算 形 态, 直 接 对 应 的 是 传 统 的 桌 面 计 算 它 代 表 了 一 些 新 的 计 算 技 术, 是 一 种 把 分 布 在 众 多 分 布 式 计 算 机 中 的 大 量 数 据 资 源 和 处 理 器 资 源 整 合 在 一 起 协 同 工 作 的 方 法 可 以 说, 云 计 算 是 一 种 网 格 计 算 分 布 式 计 算 并 行 计 算 效 用 计 算 网 络 存 储 虚 拟 化 和 负 荷 均 衡 等 传 统 计 算 机 技 术 和 网 络 技 术 发 展 融 合 的 产 物, 具 备 大 规 模 集 群 平 滑 扩 展 资 源 共 享 动 态 分 配 等 特 点 云 计 算 的 内 涵 可 以 从 广 义 和 狭 义 两 个 方 面 理 解 狭 义 云 计 算 是 指 IT 基 础 设 施 的 交 付 和 使 用 模 式, 通 过 网 络 以 按 需 易 扩 展 的 方 式 获 得 所 需 的 资 源 ; 广 义 云 计 算 是 指 服 务 的 交 付 和 使 用 模 式, 指 通 过 网 络 以 按 需 易 扩 展 的 方 式 获 得 所 需 的 服 务 这 种 服 务 可 以 是 IT 和 软 件 互 联 网 相 关 的, 也 可 以 是 任 意 其 他 的 服 务 它 具 有 超 大 规 模 虚 拟 化 可 靠 安 全 等 独 特 功 效 近 来, 亚 马 逊 微 软 谷 歌 IBM 和 Intel 等 公 司 纷 纷 提 出 了 云 计 划 例 如 亚 马 逊 的 弹 性 计 算 云,IBM 和 谷 歌 联 合 进 行 的 蓝 云 计 划, 趋 势 科 技 和 瑞 星 等 安 全 厂 商 提 出 了 安 全 云 计 划 等 这 些 知 名 厂 商 针 对 各 自 的 目 标 来 阐 述 云 计 算 这 些 阐 述 主 要 可 归 纳 为 两 条 技 术 路 线 : 分 布 式 并 行 集 群 和 集 中 的 软 硬 件 虚 拟 化 资 源 池 其 实, 无 论 是 软 件 供 应 商 还 是 硬 件 供 应 商, 在 积 极 倡 导 云 计 算 概 念 的 背 后 都 蕴 含 着 巨 大 的 商 业 利 益 Intel 公 司 认 为, 云 计 算 的 价 值 与 潜 力 在 于 互 通 自 动 化 和 客 户 端 自 适 应 互 通 是 指 通 信 数 据 和 服 务 可 在 云 计 算 基 础 设 施 内 部 以 及 不 同 云 计 算 基 础 设 施 之 间 方 便 地 移 动 自 动 化 指 的 是 可 在 几 乎 或 者 根 本 没 有 人 为 干 预 的 情 况 下 指 定 定 位 和 安 全 地 提 供 云 计 算 服 务 及 资 源 客 户 端 自 适 应 是 指 基 于 云 的 应 用 程 序 能 动 态 识 别 和 利 用 终 端 设 备 的 功 能, 以 一 种 安 全 且 改 善 最 终 用 户 使 用 体 验 的 方 式 优 化 提 供 应 用 程 序 这 些 阐 述 对 于 云 计 算 在 各 个 业 务 领 域 的 应 用 拓 展 具 有 较 强 的 借 鉴 意 义 根 据 云 计 算 的 特 点 按 需 提 供 服 务, 业 界 将 云 服 务 分 为 3 种 模 式 : 基 础 设 施 即 服 务 (IaaS) 平 台 即 服 务 (PaaS) 软 件 即 服 务 (SaaS) 云 服 务 的 简 单 描 述 是 它 足 够 灵 巧, 能 够 根 据 您 的 位 置 时 间 偏 好 等 信 息, 实 时 地 对 您 的 需 求 做 出 预 期 在 这 一 全 新 的 模 式 下, 信 息 的 搜 索 将 会 是 为 您 而 做, 而 不 是 再 由 您 来 做 笔 者 以 为, 云 计 算 不 是 某 一 项 具 体 的 技 术, 而 是 一 种 体 现 未 来 IT 发 展 趋 势 的 理 念, 其 本 质 和 核 心 是 实 现 分 布 式 资 源 的 有 机 整 合, 实 现 资 源 需 则 共 享 向 需 则 可 用 的 转 变 2. 未 来 调 度 的 需 求 分 析 随 着 三 华 ( 华 东 华 北 华 中 ) 特 高 压 同 步 电 网 的 形 成 和 西 北 东 北 大 送 端 电 网 的 建 设, 电 网 特 性 由 区 域 模 式 主 导 转 向 总 体 模 式, 对 一 体 化 运 行 提 出 新 的 要 求, 构 建 大 运 行 体 系 将 成 为 未 来 电 网 调 度 的 发 展 趋 势 电 网 特 性 的 一 体 化 要 求 调 度 业 务 一 体 化 协 调 控 制, 对 技 术 支 撑 手 段 也 就 提 出 更 高 的 要 求 电 网 调 度 技 术 支 持 系 统 遵 循 横 向 集 成 纵 向 贯 通 和 源 端 维 护 全 网 共 享 的 设 计 理 念, 在 一 体 化 基 础 平 台 的 支 撑 上 构 建 了 预 警 类 调 度 计 划 类 安 全 校 核 类 和 调 度 管 理 4 类 应 用 [4], 为 一 体 化 调 度 提 供 了 技 术 支 撑 但 是, 在 全 面 支 撑 多 级 调 度 的 一 体 化 运 作 和 适 应 构 建 大 运 行 体 系 等 方 面 还 需 开 展 更 深 入 更 全 面 的 研 究 在 实 现 程 度 上, 一 体 化 模 型 管 理 和 协 同 调 度 计 划 编 制 还 不 能 完 全 满 足 实 际 运 行 需 求 在 技 术 路 线 上, 联 合 运 行 方 式 计 算 和 国 家 电 网 一 体 化 调 度 互 备 运 行 尚 缺 乏 足 够 的 技 术 支 撑 具 体 而 言, 有 如 下 5 个 方 面 的 迫 切 需 求 : (1) 一 体 化 的 电 网 模 型 管 理 需 要 依 托 新 的 技 术 思 路 完 整 一 致 的 电 网 模 型 是 保 证 调 度 业 务 一 体 化 运 作 的 基 础 目 前 各 单 位 建 立 全 网 模 型 的 传 统 方 法 是 各 自 独 立 建 模 或 模 型 拼 53
前 沿 接, 但 在 实 际 运 行 过 程 中 存 在 局 部 模 型 维 护 交 换 不 及 时 模 型 与 实 时 数 据 不 匹 配 模 型 合 并 效 率 不 高 等 问 题, 实 际 应 用 效 果 不 能 满 足 多 级 电 网 协 调 发 展 和 网 架 结 构 快 速 变 化 的 要 求 另 外, 各 级 调 度 中 心 均 需 进 行 模 型 维 护 和 合 并 的 重 复 性 工 作, 效 率 欠 佳 (2) 同 步 电 网 运 行 方 式 日 益 紧 密 的 联 合 计 算 要 求 与 方 式 计 算 专 家 广 域 分 布 的 矛 盾 日 益 突 出 同 步 电 网 的 一 体 化 运 行 特 点, 要 求 运 行 方 式 计 算 由 传 统 的 单 区 域 独 立 计 算 模 式 向 多 区 域 联 合 协 同 计 算 模 式 转 变, 方 式 计 算 的 复 杂 度 急 剧 增 加 目 前, 同 步 电 网 运 行 方 式 计 算 沿 用 电 网 弱 互 联 时 代 的 集 中 办 公 串 行 工 作 模 式, 工 作 周 期 长, 计 算 效 率 低, 矛 盾 逐 渐 凸 显 (3) 现 有 国 网 省 三 级 调 度 计 划 联 合 制 定 方 式 有 待 进 一 步 优 化 特 高 压 同 步 电 网 的 稳 定 运 行 要 求 国 网 省 调 度 实 现 计 划 联 合 制 定, 实 现 发 输 电 计 划 电 网 停 电 计 划 的 量 化 安 全 校 核 量 化 分 析 协 调 优 化, 以 及 检 修 计 划 的 集 中 决 策 目 前 日 调 度 计 划 的 制 定 采 用 三 级 调 度 反 复 迭 代 串 行 工 作 方 式, 因 而 日 计 划 制 定 周 期 长, 影 响 运 行 单 位 的 执 行 效 率 (4) 大 运 行 体 系 中 的 信 息 共 享 方 式 有 待 突 破 海 量 信 息 既 是 电 网 可 观 测 可 控 在 控 的 必 然 需 求, 也 给 大 运 行 技 术 支 撑 手 段 带 来 巨 大 挑 战 同 时, 调 度 的 同 质 化 管 理 要 求 对 数 据 和 信 息 获 取 提 出 全 新 要 求 从 电 网 调 度 运 行 控 制 信 息 层 面 而 言, 广 域 分 布 式 数 据 库 已 经 成 为 未 来 不 可 或 缺 的 重 要 技 术 基 础 从 管 理 信 息 层 面 而 言, 由 于 跨 调 度 机 构 的 索 引 提 取 和 灵 活 准 确 的 分 布 式 查 询 等 技 术 问 题 尚 未 解 决, 因 而 目 前 不 能 通 过 简 单 搜 索 即 可 自 动 获 取 广 域 范 围 内 的 结 构 化 及 非 结 构 化 信 息, 限 制 了 信 息 共 享 的 广 度 和 深 度 高 电 网 数 据 的 处 理 和 交 互 能 力, 为 电 网 提 供 有 效 的 技 术 支 持 调 度 业 务 具 有 实 时 性 强 可 靠 性 高 分 布 性 广 一 体 化 程 度 高 等 特 点 通 过 对 调 度 业 务 需 求 分 析 可 以 发 现, 云 的 理 念 和 调 度 业 务 的 特 点 的 契 合 度 很 高, 我 们 可 以 借 助 云 计 算 的 发 展, 更 好 地 提 高 电 网 调 度 智 能 化 和 一 体 化 水 平 调 度 领 域 具 有 广 域 监 控 与 集 中 管 理 的 特 点, 在 电 网 调 度 技 术 支 持 系 统 基 础 平 台 D5000 中, 已 经 采 用 了 基 于 以 服 务 为 导 向 的 架 构 (SOA) 的 系 统 总 体 架 构, 通 过 远 程 访 问 代 理 服 务 实 现 了 从 本 地 人 机 到 远 程 服 务 的 访 问, 提 供 网 络 文 件 服 务 节 点 冗 余 管 理 和 并 行 计 算 等 功 能, 一 方 面 说 明 调 度 技 术 支 持 系 统 和 云 计 算 的 技 术 与 功 能 存 在 共 性 ; 另 一 方 面, 也 为 云 计 算 深 入 应 用 于 调 度 领 域 提 供 了 很 好 的 基 础 条 件 笔 者 以 为, 调 度 领 域 采 用 虚 拟 化 分 布 式 处 理 云 安 全 等 云 计 算 技 术, 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 基 于 云 计 算 的 调 度 不 妨 称 之 为 云 调 度 其 愿 景 是, 通 过 调 度 数 据 网 络 将 分 布 于 各 调 度 中 心 的 应 用 数 据 及 IT 资 源 整 合 形 成 一 个 抽 象 的 虚 拟 的 和 可 动 态 扩 展 的 调 度 资 源 池, 以 需 则 可 用 的 方 式 为 模 型 管 理 实 时 监 控 与 预 警 方 式 计 算 调 度 计 划 编 制 安 全 校 核 以 及 调 度 管 理 等 业 务 应 用 快 速 提 供 所 需 的 计 算 控 制 信 息 存 储 等 各 类 服 务, 从 而 实 现 计 算 能 力 和 海 量 信 息 的 共 享 和 应 用 功 能 的 协 同, 更 好 地 适 应 未 来 电 网 对 业 务 融 合 和 多 层 级 多 维 度 高 效 协 同 的 需 求 根 据 未 来 电 网 调 度 的 需 求 分 析, 云 调 度 总 体 上 可 分 为 一 体 化 的 模 型 云, 广 域 运 行 方 式 计 算 云, 国 网 省 三 级 调 度 计 划 云, 广 域 海 量 分 布 式 数 据 云, 覆 盖 三 级 调 度 机 构 的 搜 索 云, 以 及 一 体 化 的 调 度 互 备 支 撑 6 个 方 面 图 1 为 云 调 度 的 总 体 框 架 (5) 国 调 与 三 华 调 度 的 技 术 支 持 系 统 互 备 技 术 有 待 进 POWER & ELECTRICAL ENGINEERS 一 步 研 究 按 照 电 网 调 度 备 用 体 系 总 体 要 求, 国 调 和 三 华 网 调 按 照 互 备 模 式 建 设 技 术 支 持 系 统 如 何 提 供 灵 活 的 互 备 模 式, 满 足 在 局 域 及 广 域 范 围 内 应 用 的 调 度 控 制 中 心 之 间 的 无 缝 切 换, 而 无 须 人 为 干 预, 实 现 广 域 范 围 内 的 负 荷 均 衡, 不 受 地 域 限 制 的 无 差 异 的 应 用 访 问 支 持, 仍 是 有 待 解 决 的 技 术 难 题 3. 云 调 度 概 念 及 框 架 针 对 上 述 需 求, 如 果 将 云 计 算 引 入 电 力 系 统, 通 过 建 立 电 力 系 统 的 云 计 算 体 系, 在 电 力 系 统 广 域 网 络 硬 件 不 变 的 情 况 下, 最 大 限 度 地 整 合 现 有 电 力 系 统 的 数 据 资 源 和 硬 件 资 源, 有 效 解 决 由 于 大 电 网 互 联 和 相 量 测 量 单 元 (PMU) 等 快 速 量 测 采 集 装 置 的 大 量 应 用 所 带 来 的 海 量 数 据 存 储 及 快 速 分 析 处 理 等 问 题, 极 大 提 广 域 运 行 方 式 计 算 云 海 量 分 布 式 数 据 云 一 体 化 模 型 云 调 度 云 体 系 架 构 一 体 化 调 度 互 备 图 1 云 调 度 总 体 框 架 国 网 省 三 级 调 度 计 划 云 调 度 全 纬 度 搜 索 云 54 Leading edge
3.1 一 体 化 的 模 型 云 所 谓 一 体 化 的 模 型 云, 是 指 通 过 对 调 度 机 构 使 用 的 电 网 模 型 进 行 统 一 存 储 和 管 理, 利 用 云 计 算 技 术 融 合 并 统 一 各 层 级 和 各 专 业 的 应 用 模 型, 形 成 虚 拟 的 一 体 化 模 型 云 管 理 中 心 并 提 供 模 型 服 务, 提 升 电 网 模 型 一 体 化 管 理 水 平 每 个 调 度 中 心 均 可 以 随 时 随 地 从 一 体 化 的 模 型 云 管 理 中 心 获 取 各 业 务 应 用 所 需 要 的 电 网 模 型 主 要 包 括 以 下 几 个 方 面 : (1) 分 布 式 一 体 化 存 储 模 型 云 管 理 中 心 把 多 个 分 布 式 异 构 的 存 储 介 质 模 块 虚 拟 在 一 个 存 储 池 中 进 行 统 一 管 理, 通 过 海 量 高 效 逻 辑 统 一 的 调 度 模 型 云 存 储 机 制, 实 现 分 布 式 一 体 化 的 模 型 云 的 数 据 存 储 (2) 统 一 的 大 电 网 模 型 通 过 统 一 的 虚 拟 存 储 管 理, 形 成 逻 辑 上 完 全 统 一 的 大 电 网 模 型, 使 得 物 理 电 网 模 型 和 实 际 的 电 网 结 构 一 样, 具 有 完 全 的 唯 一 性, 将 从 根 本 上 解 决 各 级 调 度 中 设 备 命 名 不 一 致 的 问 题 和 调 度 中 心 之 间 模 型 交 换 的 问 题 (3) 分 布 式 维 护 模 型 依 然 采 用 分 布 式 维 护 方 式 一 体 化 的 模 型 云 管 理 中 心 提 供 的 模 型 和 图 形 编 辑 等 服 务 功 能, 用 户 只 需 要 通 过 网 络 浏 览 器 就 能 进 行 模 型 维 护 等 功 能, 克 服 了 依 赖 客 户 端 的 普 通 客 户 机 / 服 务 器 (C/S) 架 构 的 弊 端, 真 正 实 现 模 型 的 统 一 维 护 和 共 享 使 用 3.2 广 域 运 行 方 式 计 算 云 所 谓 电 力 系 统 广 域 运 行 方 式 计 算 云, 是 将 云 计 算 和 电 力 系 统 方 式 计 算 的 实 际 需 求 相 结 合, 在 统 一 的 模 型 云 基 础 上, 整 合 方 式 计 算 所 需 要 的 数 据 管 理 潮 流 调 整 协 同 计 算 以 及 稳 定 校 核 等 功 能, 提 供 一 种 高 效 的 电 力 系 统 方 式 协 同 计 算 服 务 对 于 复 杂 大 电 网, 传 统 方 式 计 算 提 供 的 单 机 分 析 技 术 手 段 增 加 了 交 互 和 协 调 的 工 作 量 基 于 云 计 算 技 术 的 电 力 系 统 广 域 运 行 方 式 计 算 云, 采 用 虚 拟 化 技 术, 可 以 有 效 整 合 计 算 资 源, 实 现 资 源 共 享, 可 以 将 传 统 方 式 计 算 形 式 向 多 人 联 合 协 同 转 变 广 域 运 行 方 式 计 算 云 中, 采 用 分 布 式 数 据 管 理 技 术, 对 大 规 模 仿 真 数 据 的 存 储 和 管 理 进 行 改 进 及 优 化 ; 采 用 虚 拟 化 技 术 及 负 荷 迁 移 技 术 等 进 行 资 源 管 理 和 资 源 共 享 ; 采 用 云 计 算 分 布 式 编 程 模 式 对 计 算 流 程 进 行 改 进 和 优 化, 实 现 大 批 量 高 维 度 分 析 计 算 的 任 务 调 度 和 管 理 3.3 国 网 省 三 级 调 度 计 划 云 所 谓 调 度 计 划 云, 是 指 采 用 多 人 异 地 的 分 布 式 工 作 方 式, 为 国 网 省 三 级 的 调 度 计 划 人 员 的 协 同 工 作 提 供 灵 活 的 技 术 支 持 由 于 各 级 调 度 中 心 在 计 划 编 制 和 安 全 校 核 计 算 高 峰 时 需 要 大 量 的 计 算 资 源, 通 过 计 划 云 可 以 提 供 可 伸 缩 性 的 计 算 服 务, 以 及 多 粒 度 和 变 粒 度 的 服 务 方 式, 为 调 动 中 心 提 供 更 快 速 更 灵 活 的 计 算 支 持 3.4 广 域 海 量 分 布 式 数 据 云 广 域 海 量 数 据 云 是 对 各 个 系 统 中 存 在 于 各 类 数 据 库 ( 实 时 关 系 时 序 等 ) 中 的 数 据 进 行 汇 集 和 整 合 后, 形 成 的 一 种 企 业 私 有 数 据 云 数 据 云 服 务 通 过 标 准 的 访 问 接 口 为 各 系 统 提 供 数 据 共 享 服 务, 为 运 行 和 管 理 提 供 电 网 的 完 整 信 息 同 时, 以 调 度 数 据 云 的 海 量 数 据 为 基 础, 通 过 数 据 展 现 功 能 将 数 据 多 视 角 地 反 映 出 来, 并 利 用 数 据 挖 掘 技 术 揭 示 数 据 的 内 在 规 律, 并 以 此 为 基 础 指 导 电 力 系 统 的 运 行 3.5 覆 盖 三 级 调 度 机 构 的 搜 索 云 基 于 云 计 算 的 搜 索 引 擎 不 同 于 独 立 搜 索 引 擎 和 基 于 主 题 目 录 的 网 络 信 息 检 索 系 统 它 通 过 对 多 个 搜 索 引 擎 结 果 的 汇 总 整 理, 获 得 高 质 量 的 检 索 效 果 同 时 分 布 式 的 并 行 检 索 也 符 合 覆 盖 三 级 调 度 机 构 的 应 用 需 求 把 分 散 在 不 同 地 理 位 置 的 信 息 资 源 进 行 虚 拟 整 合, 从 而 实 现 资 源 的 全 面 共 享 和 问 题 的 协 同 解 决, 使 广 域 范 围 内 的 用 户 享 受 到 按 需 提 供 的 信 息 服 务 调 度 信 息 搜 索 云 具 有 3 个 优 势 : (1) 提 高 信 息 检 索 的 准 确 性 为 调 度 专 业 信 息 按 照 主 题 分 类, 并 实 现 反 馈 机 制, 分 析 用 户 的 查 询 命 中 率, 进 一 步 提 高 了 搜 索 准 确 率 和 用 户 的 满 意 度 (2) 扩 大 信 息 检 索 范 围. 信 息 索 引 采 用 分 布 式 存 储 方 式 可 以 同 时 使 用 部 署 在 三 级 调 度 的 搜 索 引 擎, 并 对 并 行 检 索 结 果 进 行 排 序 和 冗 余 处 理 (3) 提 高 信 息 检 索 效 率 利 用 云 计 算 解 决 大 数 据 量 大 访 问 量 实 时 更 新 等 技 术 问 题, 支 持 大 规 模 非 结 构 化 的 数 据 处 理 3.6 一 体 化 的 调 度 互 备 支 撑 基 于 云 计 算 的 一 体 化 的 调 度 互 备, 采 用 分 布 式 存 储, 数 据 多 副 本 容 错 虚 拟 化 等 策 略, 能 够 有 效 地 应 对 各 种 软 件 硬 件 故 障, 提 升 电 网 调 度 自 动 化 系 统 的 容 错 能 力, 提 高 系 统 运 行 的 可 靠 性 与 稳 定 性 4. 云 调 度 关 键 技 术 4.1 模 型 云 关 键 技 术 一 体 化 数 据 管 理 技 术 一 体 化 的 模 型 云 通 对 各 级 调 度 的 模 型 进 行 处 理 分 析, 向 用 户 提 供 高 效 的 服 务 因 此, 数 据 管 理 技 术 必 须 能 够 高 效 管 理 大 数 据 集 的 模 型 其 次, 如 何 在 规 模 巨 大 的 模 型 中 找 到 特 定 的 模 型, 也 是 调 度 模 型 云 数 据 管 理 技 术 所 必 须 解 决 的 问 题 一 体 化 存 储 技 术 一 体 化 的 模 型 云 需 要 实 现 多 个 存 储 设 备 之 间 的 协 同 工 作, 使 多 个 存 储 设 备 可 以 对 外 提 供 同 一 服 务, 并 提 供 更 强 大 的 数 据 访 问 性 能 55
前 沿 3 方 面 实 现 日 前 计 划 制 定 和 校 核 形 式 由 串 行 到 协 同 的 转 变 统 一 安 全 校 核 服 务 技 术 在 云 计 算 环 境 下 实 现 潮 流 计 算 暂 稳 计 算 短 路 计 算 小 干 扰 计 算 等 电 力 系 统 应 用, 提 供 可 伸 缩 多 粒 度 计 算 服 务, 实 现 协 同 工 作 和 资 源 共 享 调 度 计 划 云 服 务 4.4 数 据 云 关 键 技 术 统 一 数 据 库 管 理 技 术 按 照 统 一 的 规 范, 实 现 跨 地 域 跨 调 度 机 构 跨 实 时 / 历 史 数 据 的 虚 拟 化 的 集 中 统 一 管 理 将 实 时 数 据 库 关 系 数 据 库 时 序 数 据 库 等 不 同 类 型 的 数 据 库 利 用 云 计 算 有 机 地 结 合 起 来, 以 满 足 电 网 模 型 信 息 统 一 存 储 的 需 要 数 据 云 中 间 件 技 术 提 供 多 种 数 据 库 混 合 环 境 下 的 分 布 式 数 据 访 问, 为 上 层 应 用 提 供 存 储 位 置 透 明 存 储 方 式 透 明 的 统 一 访 问 分 布 式 时 序 数 据 库 的 实 现 技 术 构 建 高 效 的 分 布 式 信 息 整 合 交 换 存 储 与 访 问 平 台, 提 供 广 域 分 布 式 一 体 化 的 海 量 时 间 序 列 数 据 访 问 服 务, 解 决 海 量 数 据 高 效 访 问 的 问 题 4.5 覆 盖 三 级 调 度 机 构 的 搜 索 引 擎 关 键 技 术 建 立 搜 索 引 擎 服 务 模 式 采 用 分 布 式 的 检 索 服 务 节 点 部 署 模 式, 对 电 力 调 度 机 构 的 各 级 人 员 提 供 调 度 管 理 信 息 文 档 资 料 知 识 库 等 方 面 的 高 效 准 确 信 息 检 索 服 务 电 力 调 度 信 息 索 引 技 术 在 线 对 电 力 调 度 信 息 进 行 跟 踪 预 处 理, 建 立 索 引 文 件 实 现 快 速 高 效 检 索 云 调 度 的 理 念 与 大 运 行 体 系 的 理 念 一 脉 相 承, 有 助 于 解 决 调 度 一 体 化 运 行 的 迫 切 需 求 电 力 调 度 信 息 搜 索 技 术 采 用 分 布 式 搜 索 技 术, 包 括 并 行 搜 索 结 果 的 冗 余 问 题 处 理 和 搜 索 结 果 排 序 技 术 把 分 散 在 不 同 地 理 位 置 的 信 息 资 源 进 行 虚 拟 整 合, 从 而 实 现 资 源 的 全 面 共 享 一 体 化 模 型 云 服 务 技 术 针 对 调 度 中 心 各 业 务 对 模 型 信 息 的 不 同 需 求, 采 用 统 一 的 维 护 和 管 理 技 术 统 一 数 据 访 问 技 术 权 限 控 制 技 术 以 及 信 息 综 合 查 询 技 术 等, 使 得 调 度 中 心 各 业 务 系 统 可 以 通 过 标 准 的 统 一 的 数 据 访 问 接 口 实 现 对 模 型 和 问 题 的 协 同 解 决, 使 广 域 范 围 内 的 各 级 调 度 中 心 用 户 和 非 调 度 中 心 用 户 享 受 到 按 需 提 供 的 信 息 服 务 4.6 国 家 电 网 一 体 化 调 度 互 备 支 撑 关 键 技 术 POWER & ELECTRICAL ENGINEERS 云 的 透 明 统 一 的 访 问 4.2 运 行 方 式 计 算 云 关 键 技 术 计 算 云 数 据 协 同 维 护 技 术 采 用 适 合 于 电 力 系 统 方 式 计 算 的 分 布 式 数 据 管 理 和 存 储 技 术, 实 现 云 计 算 环 境 下 方 式 数 据 的 一 体 化 模 型 与 数 据 应 用, 为 广 域 运 行 方 式 计 算 云 协 同 计 算 提 供 实 用 化 的 数 据 管 理 云 计 算 环 境 下 全 网 运 行 方 式 一 体 化 协 同 计 算 技 术, 实 现 适 合 于 多 人 异 地 联 合 计 算 的 电 力 系 统 协 同 计 算 4.3 调 度 计 划 云 关 键 技 术 国 网 省 三 级 调 度 计 划 云 计 划 制 定 协 同 技 术 从 计 划 数 据 共 享 数 据 协 同 维 护, 国 网 省 三 级 计 划 协 同 工 作 等 在 上 述 5 方 面 的 关 键 技 术 应 用 的 基 础 之 上 构 建 国 家 电 网 一 体 化 调 度 互 备 支 撑 体 系 在 平 台 方 面 还 需 要 着 重 应 用 两 个 的 云 计 算 技 术 的 应 用 (1) 虚 拟 化 技 术 虚 拟 化 技 术 能 够 对 物 理 计 算 机 的 资 源 进 行 抽 象 和 统 一 管 理, 灵 活 分 配 可 通 过 虚 拟 化 技 术 建 立 对 各 级 用 户 透 明 的 资 源 访 问 机 制, 从 而 实 现 各 级 调 度 技 术 支 持 系 统 之 间 跨 区 域 的 资 源 透 明 访 问 (2) 负 荷 均 衡 技 术 基 于 现 有 调 度 技 术 支 持 系 统 的 网 络 结 构, 建 立 有 效 透 明 的 方 法 均 衡 全 局 范 围 内 各 节 点 服 务 器 的 负 荷, 总 体 提 升 系 统 处 理 能 力, 扩 展 网 络 设 备 和 服 务 器 的 带 宽 增 加 吞 吐 量 加 强 网 络 数 据 处 理 能 力 提 高 网 络 的 灵 活 性 和 可 用 性 56 Leading edge
5. 结 语 本 文 提 出 的 云 调 度 概 念, 本 质 上 是 一 种 能 够 支 撑 大 运 行 体 系 和 一 体 化 调 度 的 发 展 理 念 它 体 现 了 技 术 和 管 理 的 融 合 特 征 云 调 度 的 体 系 架 构 基 于 未 来 大 运 行 体 系 的 需 求, 在 广 域 分 布 的 电 网 调 度 技 术 支 持 系 统 基 础 上, 紧 密 结 合 调 度 核 心 业 务 应 用, 提 出 来 的 一 体 化 业 务 的 应 用 架 构 本 文 从 一 体 化 的 模 型 云 管 理, 广 域 运 行 方 式 计 算 云, 国 网 省 三 级 调 度 计 划 云, 广 域 海 量 分 布 式 数 据 云, 覆 盖 三 级 调 度 机 构 的 搜 索 云, 国 家 电 网 一 体 化 调 度 互 备 支 撑 体 系 等 6 个 方 面 的 迫 切 需 要 为 切 入 点 开 展 了 相 关 研 究 云 调 度 的 理 念 与 大 运 行 体 系 的 理 念 一 脉 相 承, 有 助 于 解 决 调 度 一 体 化 运 行 的 迫 切 需 求 本 文 虽 然 着 重 以 调 度 生 产 环 节 为 研 究 对 象, 但 一 体 化 网 络 模 型 云 和 信 息 搜 索 引 擎 与 分 布 式 信 息 管 理 技 术 具 有 一 定 的 普 适 性, 可 以 向 电 网 各 环 节 推 广, 生 产 基 建 营 销 等 专 业 涉 及 的 云 信 息 应 用 模 式 和 技 术 标 准 可 以 作 为 本 文 的 后 续 内 容, 继 续 深 入 研 究, 并 推 广 应 用 致 谢 : 特 别 感 谢 国 家 电 力 调 度 通 信 中 心 于 军 副 主 任 和 彭 清 卿 高 工 在 于 本 项 目 的 研 究 过 程 中 所 给 予 的 指 导 和 帮 助, 感 谢 国 网 电 力 科 学 研 究 院 翟 明 玉 张 珂 珩 梁 云 以 及 中 国 电 力 科 学 研 作 者 简 介 : 杨 胜 春 (1973-), 男, 硕 士, 研 究 员 级 高 工, 主 要 从 事 电 网 运 行 于 控 制 智 能 电 网 方 面 的 基 础 研 究 工 作 E-mail :yangshengchun@sgepri.sgcc.com.cn 姚 建 国 (1963-), 男, 硕 士, 研 究 员 级 高 工, 主 要 从 事 电 网 运 行 于 控 制 智 能 电 网 方 面 的 基 础 研 究 工 作 E-mail :yaojianguo@ sgepri.sgcc.com.cn 曹 阳 (1978-), 男, 硕 士, 高 工, 主 要 从 事 电 力 系 统 自 动 化 及 智 能 电 网 研 究 工 作 E-mail :caoyang@ sgepri.sgcc.com.cn 究 院 严 剑 锋 李 强 等 同 志 对 于 本 文 的 贡 献 参 考 文 献 : [1] Dy-Liacco T E. Enhancing power system security control[j].ieee Computer Applications in Power,1997,10(3):38 ~ 41. [2] [Becker D, Falk H, Gillerman J, et al. Standards-Based approach integrates utility applications[j].ieee Computer Applications in Power,2000,13(4):13 ~ 20. [3] TAFT J. The intelligent power grid. http://www.ibm.com/industies/utilities/doc/content/bin/en intellig ent power grid final a.pdf. [4] 国 家 电 力 调 度 通 信 中 心. 智 能 电 网 调 度 技 术 支 持 系 统 建 设 框 架 [R],2009 [5] 姚 建 国, 杨 胜 春, 高 宗 和, 等. 电 网 调 度 自 动 化 系 统 发 展 趋 势 展 望. 电 力 系 统 自 动 化,2007,31(13):7 ~ 11. [6] 姚 建 国, 严 胜, 杨 胜 春, 等. 中 国 特 色 智 能 调 度 的 实 践 与 展 望. 电 力 系 统 自 动 化,2009,33(17):16 ~ 20 [7] 张 伯 明, 孙 宏 斌, 吴 文 传, 等. 智 能 电 网 控 制 中 心 技 术 的 未 来 发 展. 电 力 系 统 自 动 化,2009,33(17):21 ~ 28. [8] 张 伯 明, 孙 宏 斌, 吴 文 传.3 维 协 调 的 新 一 代 电 网 能 量 管 理 系 统. 电 力 系 统 自 化,2007,31(13):1 ~ 6. [9] 马 韬 韬, 郭 创 新, 曹 一 家, 等. 电 网 智 能 调 度 自 动 化 系 统 研 究 现 状 及 发 展 趋 势. 电 力 系 统 自 动 化,2010,34(9):7 ~ 11. [10] 赵 俊 华, 文 福 拴, 等. 云 计 算 : 构 建 未 来 电 力 系 统 的 核 心 计 算 平 台. 电 力 系 统 自 动 化,2010,34(15):1 ~ 8. [11] 王 德 文, 宋 亚 奇, 等. 基 于 云 计 算 的 智 能 电 网 信 息 平 台. 电 力 系 统 自 动 化,2010,34(22):7 ~ 12. [12] 沐 连 顺, 崔 立 忠, 安 宁. 电 力 系 统 云 计 算 中 心 的 研 究 与 实 践. 电 网 技 术.2011, 35(6) 170 ~ 175. 57